MP3
MP3 (czyli "MPEG Audio layer 3") to format skompresowanych danych audio, stworzony przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO). Ten format używany jest do kompresji standardowych formatów audio (WAV lub audio CD) w tempie 1:12.
Jako pliki mp3, muzyka mieści się jednej płycie. Jako klasyczne pliki audio ta sama muzyka zajęłaby już 12 płyt. Co więcej, plik mp3 tylko nieznacznie zmienia jakość dźwięku.
Kontekst
Kompresja doc pliku mp3 polega na usunięciu danych, które są niesłyszalne dla ludzkiego ucha w normalnych warunkach. Podczas kompresji analizowane są elementy składowe sygnału, a potem, według określonego modelu, pozostawia się tylko słyszalne dźwięki. Przeciętne ludzkie ucho jest w stanie rozpoznać dźwięki pomiędzy 0,02 kHz i 20 kHz, ze szczególną wrażliwością na dźwięki o częstotliwościach od 2 do 5 kHz (ludzki głos ma częstotliwość pomiędzy 0,5 a 2 kHz). Widać to wyraźnie na krzywej określonej przez prawo Fletchera i Munsona.
Kompresja do formatu mp3 wymaga określenia, które dźwięki są niesłyszalne I mogą być usunięte. Ponieważ więc pewne dane są tracone, ten rodzaj kompresji określa się często mianem “kompresji stratnej”.
Procedury
Efekt maskujący
Jak powiedział Gabriel Bouvigne: "Kiedy patrzysz na słońce, nie widzisz przelatujących przed nim ptaków, ponieważ światło słoneczne zbyt mocno Cię oślepia. Tak samo działa akustyka. Kiedy brzmią głośne dźwięki, nie słyszymy tych cichych. Weźmy organy. Kiedy organista nie gra, słyszysz gwizd w rurach. Ale jeśli gra – nie da się go usłyszeć."
Właśnie dlatego nie ma konieczności, by rejestrować każdy dźwięk. Na tej zasadzie – oszczędności miejsca – opiera się kompresja plików do mp3.
Zasób bitów
Często, niektóre fragmenty nagrań muzycznych nie mogą być zarejestrowane bez zmian w jakości dźwięku. Dlatego mp3 wykorzystuje mały zasób bitów i działa na fragmentach, które mogą być zapisane w niższej prędkości transmisji, niż pozostałe.
Łączne kodowanie stereo
Większość systemów audio używa jednego głośnika do emisji basów, choć dla ucha brzmi to tak, jakby dźwięk był emitowany przez wszystkie głośniki. Z tego mechanizmu korzysta format mp3, który łączy dźwięk stereo. Oznacza to, że dźwięki poszczególnych częstotliwości są nadawane w trybie mono, ale nadawane są tak, by brzmiały, jak stereo.
Kod Huffmana
Algorytm kodowania (nie kompresji) Huffmana, który stosuje się na końcu procesu kompresji, tworzy dźwięki o zmiennej długości i dużej liczbie bitów. Zaletą owych kodów jest unikatowy prefix, ale mogą one być bezpiecznie odkodowane, bez względu na ich zmienną długość. Ten rodzaj kodowania pozwala oszczędzić do 20% powierzchni.
Kiedy dźwięk brzmi czysto (czyli nie działa efekt maskujący) algorytm Huffmana działa bardzo efektywnie, ponieważ dźwięk cyfrowy zawiera wiele elementów, które mogą zostać zredukowane.
Efekty
Po kompresji do mp3, jedna minuta dźwięku w formacie audio CD, (o częstotliwości 44.1 kHz) zajmuje tylko 1 MB. Przeciętna piosenka ma natomiast rozmiar 3 lub 4 MB, co pozwala pobrać ją z sieci nawet przy pomocy modemu.
Dekompresja plików MP3 (np. podczas ich odtwarzania) odbywa się w czasie rzeczywistym z procesorem Pentium 166 CPU, ale ogranicza zasoby. Dlatego nie zaleca się uruchamiania w tym samym czasie innej aplikacji chyba, że posługujemy się komputerem o wysokiej wydajności.
Kwestie prawne
Jeśli wykorzystujemy format mp3 do dekompresji danych, postępujemy zgodnie z prawem. Jednak korzystanie z tego typu plików może czasem łamać prawo, dlatego szczególną uwagę należy zwrócić na respektowanie praw autorskich. Możesz skopiować utwór, jeśli posiadasz jego oryginał, ale nie możesz pobrać za darmo utworu będącego pod ochroną praw autorskich.
Zdjęcie: © LINE ICONS - Shutterstock.com
Ten dokument zatytułowany "MP3" opublikowany przez CCM (pl.ccm.net) jest udostępniany na licencji Creative Commons. Możesz kopiować i modyfikować kopie tej strony, na warunkach określonych przez licencję i wymienionych w niniejszym tekście.